RU2139779C1 - Installation for laser treatment of brittle materials - Google Patents
Installation for laser treatment of brittle materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2139779C1 RU2139779C1 RU98115706A RU98115706A RU2139779C1 RU 2139779 C1 RU2139779 C1 RU 2139779C1 RU 98115706 A RU98115706 A RU 98115706A RU 98115706 A RU98115706 A RU 98115706A RU 2139779 C1 RU2139779 C1 RU 2139779C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sheet
- installation
- laser
- brittle materials
- cutting
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области лазерной обработки листовых материалов, а именно к фигурному раскрою плоских листов с помощью лазерного излучения, и может быть использовано для изготовления деталей различной конфигурации из хрупких материалов - стекло, керамика и т.д. широкой номенклатуры в машиностроении, строительстве, электротехнике, авиа- и автомобилестроении. The present invention relates to the field of laser processing of sheet materials, namely to figured cutting of flat sheets using laser radiation, and can be used for the manufacture of parts of various configurations from brittle materials - glass, ceramics, etc. wide nomenclature in mechanical engineering, construction, electrical engineering, aircraft and automotive.
Известно, что используемые в промышленности традиционные методы обработки хрупких материалов являются в большой степени субъективными, трудно поддаются автоматизации и требуют широкого применения ручного труда [1]. It is known that the traditional methods of processing brittle materials used in industry are largely subjective, difficult to automate, and require widespread use of manual labor [1].
Известно, что обработка хрупких материалов возможна с помощью лазерного излучения - термораскалывание [2]. Процесс происходит следующим образом. С помощью лазерного излучения осуществляется воздействие на поверхность обрабатываемого материала. При этом происходит локальный нагрев места воздействия до температуры, превышающий предел термостойкости, когда наведенные термонапряжения превышают предел прочности. При определенных условиях возникшая трещина следует на некотором расстоянии за лучом лазера по описываемой им траектории. Длина L запаздывания начала трещины от перемещающейся со скоростью V точки облучения поверхности определяется временем диффузии тепла поперек пластины [3]
L = Vh2/4a.It is known that the processing of brittle materials is possible using laser radiation - thermal cracking [2]. The process is as follows. Using laser radiation, the surface of the material being processed is exposed. In this case, a local heating of the site of exposure to a temperature occurs, exceeding the limit of heat resistance, when the induced thermal voltages exceed the tensile strength. Under certain conditions, the crack that appears follows a laser beam at a certain distance along the path described by it. The length L of the delay in the beginning of the crack from the surface irradiation point moving with speed V is determined by the time of heat diffusion across the plate [3]
L = Vh 2 / 4a.
Основным недостатком термораскалывания является запаздывание движения возникающей трещины за траекторией движущегося луча. Это ведет к неточности повторения трещиной траектории лазерного луча и соответственно к браку детали. Зачастую возникающая трещина уходит в сторону от траектории лазерного луча. The main disadvantage of thermal cracking is the delay in the motion of an emerging crack beyond the path of a moving beam. This leads to inaccuracy in the repetition of the crack of the laser beam path and, accordingly, to the defect of the part. Often, an emerging crack goes away from the path of the laser beam.
Известна установка для лазерной обработки хрупких материалов, содержащая технологический лазер, систему перемещения с размещенной на ней оптико-фокусирующей головкой и опору для размещения и закрепления на ней обрабатываемого листа (см. US 4467,168 B 23 K 27/00, 21.08.84). A known installation for laser processing of brittle materials containing a technological laser, a moving system with an optical focusing head placed on it and a support for placing and securing a processed sheet on it (see US 4467.168 B 23 K 27/00, 08.21.84) .
Установка работает следующим образом. Лист стекла заданной толщины ориентируют на опоре и направляют на него лазерный луч, который фокусируют на поверхности листа, нагревая его в зоне фокуса. В зону нагрева направляют струю газа, которая удаляет пары и брызги стекла. Данной установке присущи те же недостатки, что указаны выше. Installation works as follows. A sheet of glass of a given thickness is oriented on a support and a laser beam is directed at it, which is focused on the surface of the sheet, heating it in the focus area. A gas stream is directed into the heating zone, which removes vapors and splashes of glass. This installation has the same disadvantages as indicated above.
Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение качества обработки хрупких материалов, снижение процента брака. The problem solved by this invention is to improve the quality of processing of brittle materials, reducing the percentage of rejects.
Вышеуказанная задача решается за счет того, что в установке для лазерной обработки хрупких материалов, содержащей технологический лазер, систему перемещения с размещенной на ней оптико-фокусирующей головкой и опору для размещения и закрепления на ней обрабатываемого листа, опора для обрабатываемого листа выполнена в виде рамы, со стороны обрабатываемого листа, противоположной стороне, на которую воздействует оптико-фокусирующая головка, на раме размещается двухкоординатная система перемещения механизма воздействия на поверхности листа. Механизм имеет рабочий элемент, систему перемещения рабочего элемента в направлении, перпендикулярном поверхности обрабатываемого листа, и виброустройство. Механизм воздействия на поверхность листа перемещается синхронно с оптико-фокусирующей головкой. Рабочий элемент может быть выполнен в виде подвижного шарика. The above problem is solved due to the fact that in the installation for laser processing of brittle materials containing a technological laser, a moving system with an optical focusing head placed on it and a support for placing and securing a processed sheet on it, the support for the processed sheet is made in the form of a frame, from the side of the sheet to be processed, the opposite side, on which the optical focusing head acts, a two-coordinate system for moving the mechanism of action on the surface is placed on the frame one hundred. The mechanism has a working element, a system for moving the working element in the direction perpendicular to the surface of the processed sheet, and a vibration device. The mechanism of action on the surface of the sheet moves synchronously with the optical focusing head. The working element can be made in the form of a movable ball.
Использование данного механизма позволяет осуществлять воздействие с определенным давлением на обрабатываемый лист в месте воздействия на данный лист лазерного излучения. Using this mechanism allows exposure to a certain pressure on the processed sheet at the site of exposure to the given sheet of laser radiation.
Тем самым исключается запаздывание трещины за траекторией лазерного излучения, и возможность появления брака практически исключается. Точность вырезания детали при этом повышается. Виброустройство позволяет более эффективно осуществлять воздействие на поверхность обрабатываемого листа. This eliminates the delay of the crack beyond the path of the laser radiation, and the possibility of spoilage is practically eliminated. The accuracy of cutting parts increases. Vibration device allows for more effective impact on the surface of the processed sheet.
Конструкция установки выглядит следующим образом (фиг. 1, 2). Рядом с рамой 1 расположен технологический лазер 2. В раме закреплен в вертикальном положении предназначенный для обработки лист 3. Двухкоординатная система перемещения 4 оптико-фокусирующей головки 5 (фиг. 3) находится с одной стороны обрабатываемого листа. С противоположной стороны размещается двухкоординатная система перемещения 6 механизма воздействия на поверхность листа. The design of the installation is as follows (Fig. 1, 2). A technological laser 2 is located near the frame 1. The sheet 3 intended for processing is fixed in the frame in a vertical position. On the opposite side is a two-coordinate system of
Сам механизм выглядит следующим образом. На поверхность листа непосредственно воздействует рабочий элемент 7, его с определенной силой прижимает система перемещения рабочего элемента 8, на конце которой закреплено виброустройство 9. The mechanism itself is as follows. The working
Установка работает следующим образом. По управляющим сигналам системы управления (на фиг. не показано) генерируемое технологическим лазером 2 излучение (штрихпунктирная линия) направляется в оптико-фокусирующую головку 5, где оно фокусируется и направляется непосредственно на обрабатываемый лист 3. Движение оптико-фокусирующей головки по рабочему пространству осуществляется системой перемещения 4. С обратной стороны закрепленного в раме листа 1 синхронно с системой 4 перемещаются система перемещения 6 механизма воздействия на поверхность листа. Рабочий элемент 7 постоянно давит на лист с силой F (фиг. 3). Величина силы F определяется из технологических соображений и регулируется системой перемещения 8. Для более эффективного осуществления процесса резки (например, при резке больших толщин) вместе с давлением, которое для данного материала и данной толщины постоянно, используется вибронагрузка, осуществляемая виброустройством. Installation works as follows. According to the control signals of the control system (not shown in FIG.), The radiation generated by the process laser 2 (dash-dot line) is sent to the opto-focusing
Сила давления F создает в месте воздействия лазерного излучения внутренние напряжения, которые совместно с лазерным излучением и приводят к разрушению материала. Виброустройство создает знакопеременные нагрузки в месте воздействия, что также способствует эффективному разрушению материала. Рабочий элемент конструктивно может быть выполнен различным образом, что на задачи, решаемые изобретением, не влияет. The pressure force F creates internal stresses at the site of exposure to the laser radiation, which together with the laser radiation also lead to the destruction of the material. The vibration device creates alternating loads at the impact site, which also contributes to the effective destruction of the material. The working element can be structurally performed in various ways, which does not affect the tasks solved by the invention.
Список литературы
1. Технологические лазеры: Справочник: В 2 т. Т. 1: Расчет, проектирование и эксплуатация/Г.А.Абильсиитов, B.C.Голубев, В.Г.Гонтарь и др.; Под общ. ред. Г.А.Абильсиитова. -М.: Машиностроение, 1991, стр. 341.List of references
1. Technological lasers: Reference: In 2 vols. T. 1: Calculation, design and operation / G.A.Abilsiitov, BCGolubev, V.G. Under the total. ed. G.A.Abilsiitova. -M .: Engineering, 1991, p. 341.
2. Технологические лазеры: Справочник: В 2 т. Т. 1: Расчет, проектирование и эксплуатация/Г.А.Абильсиитов, B.C.Голубев, В.Г.Гонтарь и др.; Под общ. ред. Г.А.Абильсиитова. -М.: Машиностроение, 1991, стр. 343. 2. Technological lasers: Reference: In 2 vols. T. 1: Calculation, design and operation / G.A.Abilsiitov, B.C. Golubev, V.G. Gontar and others; Under the total. ed. G.A.Abilsiitova. -M.: Mechanical Engineering, 1991, p. 343.
3. Мачулка Г.А. Лазерная обработка стекла. -М.: Советское радио, 1979 г. , стр. 136. 3. Machulka G.A. Laser processing of glass. -M .: Soviet Radio, 1979, p. 136.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98115706A RU2139779C1 (en) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | Installation for laser treatment of brittle materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98115706A RU2139779C1 (en) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | Installation for laser treatment of brittle materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2139779C1 true RU2139779C1 (en) | 1999-10-20 |
Family
ID=20209683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98115706A RU2139779C1 (en) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | Installation for laser treatment of brittle materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2139779C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463267C2 (en) * | 2011-01-11 | 2012-10-10 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики Уральского отделения РАН | Method and device for surface laser processing of pyroceram |
RU2485064C2 (en) * | 2011-07-20 | 2013-06-20 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики Уральского отделения РАН | Method and apparatus for laser treatment of glass-ceramic surface |
RU2634338C1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-10-25 | Лев Семенович Гликин | Method and device for laser cutting of materials |
-
1998
- 1998-08-17 RU RU98115706A patent/RU2139779C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2463267C2 (en) * | 2011-01-11 | 2012-10-10 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики Уральского отделения РАН | Method and device for surface laser processing of pyroceram |
RU2485064C2 (en) * | 2011-07-20 | 2013-06-20 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики Уральского отделения РАН | Method and apparatus for laser treatment of glass-ceramic surface |
RU2634338C1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-10-25 | Лев Семенович Гликин | Method and device for laser cutting of materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1609559B1 (en) | Laser beam machining method | |
JP4584322B2 (en) | Laser processing method | |
WO2004050291A1 (en) | Laser processing device | |
JP2004188422A (en) | Device and method for machining laser beam | |
KR20090064529A (en) | Laser processing method and laser processing apparatus | |
KR20190077484A (en) | Glass sheet transfer device for laser-based processing of sheet-type glass substrates | |
JP2005159379A (en) | Laser beam machining method | |
JP4167094B2 (en) | Laser processing method | |
JP2005159378A (en) | Laser beam machining method | |
JP2008100284A (en) | Laser processing method and laser processing apparatus | |
CN111055029A (en) | Laser cutting device and method for regulating and controlling crack propagation by controlling plasma through electromagnetic field | |
JP3751970B2 (en) | Laser processing equipment | |
RU2139779C1 (en) | Installation for laser treatment of brittle materials | |
KR102356121B1 (en) | Material cutting using laser pulses | |
JP2010138046A (en) | Method and device for working material to be cut | |
KR20190073474A (en) | Substrate processing station for laser-based machining of sheet-type glass substrates | |
JP2006212706A (en) | Method of laser beam machining | |
JP2008110400A (en) | Laser processing method | |
WO2004080642A1 (en) | Laser beam machining method | |
CN111299859A (en) | Ultrafast laser non-taper cutting system and cutting method | |
GB2253282A (en) | Method and apparatus for controllably laser processing a surface | |
RU2457186C2 (en) | Method of laser-induced thermal separation of ceramic or other fragile material | |
DK239690A (en) | DEVICE FOR THE MANUFACTURE OF AMORFE CERAMIC MATERIALS OR METAL ALLOYS | |
JP2003088982A (en) | Laser beam machining method | |
JP2003088975A (en) | Laser beam machining method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090818 |